TW201718233A - 以熔融沉積成型機構製造立體拖鞋物件之方法 - Google Patents

Abstract

一種以熔融沉積成型機構製造立體拖鞋物件之方法，其包含步驟：(a)提供熔融沉積成型機構及資料系統；(b)將欲成型之立體拖鞋物件之外觀型態及色彩資訊輸入資料系統進行切層運算，以產生疊加資料，並將其轉換成二維切層疊加格式影像資料；(c)資料系統將之傳送至熔融沉積成型機構之介面系統；(d)對其進行解譯以及編排資料格式；以及(e)驅動熔融沉積成型機構之成型驅動平台位移至列印位置，使成型擠出頭擠出熔融之高分子材料，以構成立體拖鞋物件之外觀型態，且全彩噴印頭噴出顏色染料於該外觀型態上，俾堆疊成型出該立體拖鞋物件。

Description

以熔融沉積成型機構製造立體拖鞋物件之方法

本案係關於一種立體拖鞋物件之製造方法，尤指一種以熔融沉積成型機構製造立體拖鞋物件之方法。

三維成型技術，亦稱為快速成型（Rapid Prototyping，RP）技術，因快速成型技術具有自動、直接及快速，可精確地將設計思想轉變為具有一定功能的原型或可製造直接使用的零件或成品，從而可對產品設計進行快速的評估，修改及功能試驗，大大縮短產品的開發週期，因而使得3D列印成型技術廣受青睞。

然快速成型技術中，有一種熔融沉積成型（Fused Deposition Modeling，FDM）技術，其乃運輸成型材料透過加熱對成型材料加熱成熔融液態，再由一擠出口擠出熔融液態成型材料而冷卻堆疊出三維成型物。此熔融沉積成型技術可以精確地構成非常複雜的產品，而且成型的過程中無需模具的輔助，更可以完成傳統工藝無法完成的一些特殊形狀產品，因此熔融沉積成型技術已被廣泛地運用在市面上的三維成型機構。

一般來說，習知之拖鞋，例如：人字型夾腳拖，通常為一組合物件，可區分為鞋底部分及鞋帶部分，其中鞋底部分材質通常為泡棉，鞋帶部分為一體成型之橡膠、帆布或細繩等，其末端均具有一寬部，其製作方式為：先製成固定厚度之泡棉後，依據需要的大小及形狀，已固定形狀之製作模板裁剪出鞋底部分，於適當之位置加工一適當大小之孔洞，再透過印刷模板以印刷方式印製欲列印之圖形於鞋底部分；待其乾燥後，將鞋帶部分之末端寬部穿過孔洞中，使該寬部與鞋底部分之背面相抵頂，以使鞋帶部分固定於鞋底部分，俾製成人字型夾腳拖。

然而，前述傳統之人字型夾腳拖製造方法中，裁剪後剩餘之不規則形狀泡棉無法再製成完整之鞋底部分，更無法回收再利用，造成餘料過剩，成本增加等問題；再者，人字型夾腳拖為鞋帶部分與鞋底部分組裝而成，並非一體成型之結構，於使用中容易造成鞋帶部分與鞋底部分分離或損壞；且於此傳統製作過程需透過組裝、印刷，步驟繁複，不但耗時且效率低落，也消耗人力資源，更使組裝後的品質不一。此外，習知的人字型夾腳拖製造方法中，其鞋帶部分與鞋底部分之外型均受限於製作模板，鞋底部分之圖形亦受限於印刷模板，故如欲製作客製化之人字型夾腳拖，必須開設新的製作模板及印刷模板，其成本甚高，而難以實現，因此亦難以實現少量、具個人特色之客製化產品。

有鑑於此，本案提供一種以熔融沉積成型機構製造立體拖鞋物件之方法，即採以三維成型技術製造人字型夾腳拖，以製成一體成型、無需組裝且可因應不同需求而客製化之人字型夾腳拖。

本案之主要目的在於提供一種以熔融沉積成型機構製造立體拖鞋物件之方法，俾解決習知之人字型夾腳拖製作過程繁複、品質不一、耐用性低及客製化成本高等缺點。

為達上述目的，本案之一較廣義實施態樣為提供一種以熔融沉積成型機構製造立體拖鞋物件之方法，其至少包含下列步驟：（a）提供一熔融沉積成型機構及一資料系統，其中該熔融沉積成型機構具有一全彩噴印頭、一成型擠出頭、一成型驅動平台及一介面系統，該全彩噴印頭用以噴出一顏色染料，該成型擠出頭係將一高分子材料導入且加熱，該全彩噴印頭及該成型擠出頭共同架構於該成型驅動平台上，且該資料系統具有一資料傳輸平台；（b）將欲成型之一立體拖鞋物件之一外觀型態及一色彩資訊輸入該資料系統，使該資料傳輸平台進行一切層運算，以產生一疊加資料，並將該疊加資料轉換成一二維切層疊加格式影像資料；（c）將該二維切層疊加格式影像資料由該資料系統台傳送至該熔融沉積成型機構之該介面系統；（d）該介面系統對該二維切層疊加格式影像資料進行解譯以及編排資料格式；以及（e）驅動該熔融沉積成型機構之該成型驅動平台位移至一列印位置，使該成型擠出頭擠出熔融之該高分子材料，以構成該立體拖鞋物件之外觀型態，同時該全彩噴印頭噴出該顏色染料於該立體拖鞋物件之外觀型態上，俾層層堆疊成型出該立體拖鞋物件。

體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖示在本質上係當作說明之用，而非架構於限制本案。

請參閱第1圖、第2圖及第3圖，其中第1圖為本案較佳實施例之熔融沉積成型機構製造立體拖鞋物件之流程示意圖，第2圖為本案較佳之實施例之熔融沉積成型機構與資料系統之架構示意圖，第3圖為本案較佳之實施例之熔融沉積成型機構之列印模組之結構示意圖。本案主要採以熔融沉積成型技術以製造出立體拖鞋物件，例如：人字型夾腳拖鞋，但不以此為限。且如第1圖所示，本案以熔融沉積成型機構製造立體拖鞋物件之方法首先係如步驟S110所述，為提供熔融沉積成型機構2(如第2圖所示)及資料系統1，其中熔融沉積成型機構2具有全彩噴印頭222(如第3圖所示)、成型擠出頭221、成型驅動平台220及介面系統21，全彩噴印頭222用以噴出顏色染料5(如第3圖所示)，成型擠出頭221係將高分子材料4導入且加熱，且全彩噴印頭222及成型擠出頭221共同架構於成型驅動平台220上，且資料系統1具有資料傳輸平台12；其後，如步驟S120所述，將欲成型之立體拖鞋物件3之外觀型態及色彩資訊輸入資料系統1中，使資料傳輸平台12進行切層運算，以產生疊加資料，並將疊加資料轉換成二維切層疊加格式影像資料；再如步驟S130所述，將二維切層疊加格式影像資料由資料系統1傳送至熔融沉積成型機構2之介面系統21中；接著，則如步驟S140所述，介面系統21對二維切層疊加格式影像資料進行解譯以及編排資料格式，當該二維切層疊加格式影像資料解譯及編排資料格式完成後，再如步驟S150所述，驅動熔融沉積成型機構1之成型驅動平台220位移至列印位置(如第3圖所示)，使成型擠出頭221擠出熔融之高分子材料4’，以構成立體拖鞋物件3之外觀型態，同時全彩噴印頭222噴出顏色染料5於立體拖鞋物件3之外觀型態上，俾層層堆疊成型出立體拖鞋物件5。

請參閱第2圖，如圖所示，本案技術中主要具備資料系統1與熔融沉積成型機構2，且資料系統1與熔融沉積成型機構2電性連接，舉例來說，資料系統1可為但不限為電腦系統，且其更具有資料傳輸平台11，於本實施例中，資料傳輸平台11中可具備第一處理器(未圖示)，用以對欲成型之立體拖鞋物件3進行切層運算，以產生疊加資料，並可將其運算後產生之疊加資料轉換成二維切層疊加格式影像資料，此外，資料傳輸平台11更可具備第一傳輸模組(未圖示)，用以將其運算、轉換後之二維切層疊加格式影像資料傳送至熔融沉積成型機構2。於本實施例中，熔融沉積成型機構2具備介面系統21及列印模組22，介面系統21亦可具備第二處理器(未圖示)及第二傳輸模組(未圖示)，第二傳輸模組用以接收資料傳輸平台11所產生之二維切層疊加格式影像資料，並透過第二處理器以對該二維切層疊加格式影像資料進行解譯、並進一步編排資料格式，以利於產生列印資料，且再透過第二傳輸模組將編排好之列印資料傳送至列印模組22，列印模組22即可依據介面系統21傳送過來之列印資料及列印指令，以噴印出欲成型之立體物件的外觀型態及其相對應之色彩。

請參閱第3圖，於本實施例中，熔融沉積成型機構2之列印模組22至少包含成型驅動平台220、成型擠出頭221及全彩噴印頭222，以本實施例為例，全彩噴印頭222之數量係為2，但不以此為限，其亦可僅具備單個全彩噴印頭222，或是具備更多個全彩噴印頭222，其數量係可依照實際施作情形而任施變化。以及，於本實施例中，成型擠出頭221及全彩噴印頭222係共同架構於成型驅動平台220上，且該成型驅動平台220為可移動式之平台，其主要透過一驅動元件(未圖示)所驅動，以進行上下、或是左右之XYZ三軸之位移，於一些實施例中，當進行三維列印程序時，該成型驅動平台220係先位移至一列印位置，該列印位置係可相對於一承載盤(未圖示)，但不以此為限，此時架構於其上之成型擠出頭221及全彩噴印頭222即隨之位移至該列印位置，以利於進行欲成型之立體物件之三維列印作業。

請繼續參閱第3圖，於本實施例中，成型擠出頭221具有擠出頭221a及第一容置槽221b，於一些實施例中，第一容置槽221b中更可設置一加熱器(未圖示)，但不以此為限。該成型擠出頭221與裝載高分子材料4之材料盤(未圖示)相連接，於進行欲成型之立體拖鞋物件之列印時，高分子材料4被導送至成型擠出頭221中，並藉由設置於容置槽221b之加熱器使高分子材料4加熱熔融，再由擠出頭221a將熔融之高分子材料4’擠出，以製成欲成型之立體拖鞋物件3之立體外觀型態。於一些實施例中，高分子材料4係為線性材料，即其可為一細微之線狀體，例如：細微之塑膠線，但不以此為限，且該細微之線狀體之直徑係介於0.01 mm至2.0 mm，較佳值則介於0.1 mm至1.0 mm。

於另一些實施例中，高分子材料4係可為但不限為塑膠材料及支撐材料，舉例來說，高分子材料4為一聚氯乙烯、一聚乙烯、一聚苯乙烯、一聚氨基甲酸酯、一聚醯胺 、一聚甲醛、一纖維素塑料、一聚四氟乙烯、一聚醯亞胺、一聚苯硫醚、一聚碳酸脂、一酚醛塑料、一氨基塑料、一環氧樹脂、一有機硅樹脂之至少其中之一或其混合物，以作為塑膠材料，但不以此為限；又或者是，高分子材料4為一聚乳酸（PLA）、一丙烯腈－丁二烯－苯乙烯（ABS）、一丁二烯－苯乙烯（BS）、一丙烯腈－苯乙烯（AS）、一聚乙醯胺（PA）、一尼龍6、一尼龍66、一聚酸甲酯（PMMA）、一氯化聚乙烯（CPE）、一丙烯酸酯類（ACR）、一硝酸纖維素、一乙基纖維素、一醋酸纖維素、一聚對苯二甲酸乙二酯（PETE或PET）、一高密度聚乙烯（HDPE）、一低密度聚乙烯（LDPE）、一聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）、一高抗沖聚苯乙烯（HIPS）之至少其中之一或其混合物，以作為支撐材料，但不以此為限。

請續參閱第3圖，如圖所示，熔融沉積成型機構2之列印模組22之全彩噴印頭222係架構於成型驅動平台220上，且如前所述，本案雖採以兩全彩噴印頭222為例，但其數量及設置位置係可依據實際施作情形而任施變化，並不以此為限。於本實施例中，每一全彩噴印頭222均包含噴印頭222a及第二容置槽222b，其中第二容置槽222b用以容置顏色染料5，且不同之全彩噴印頭222內係可供不同的顏色染料5容設於其中，並可透過其相對應之噴印頭222a以噴印出不同的顏色染料。舉例來說，列印模組2亦可具備4個全彩噴印頭222，則其第二容置槽222b係可分別對應容設4種不同色彩之顏色染料，並可由其所對應的4個噴印頭222a噴印出該4種不同色彩之顏色染料，且該等顏色染料可為黄色（Yellow）染料、青色（Cyan）染料、洋红色（Magenta）染料或黑色（Black）染料等，但不以此為限。當然，全彩噴印頭222之數量亦可為6個，藉以容設6種不同色彩之顏色染料。換言之，全彩噴印頭222之數量、設置方式及其內所容設之顏色染料的選擇等係可依照實際情形而任施變化，並不以此為限。

請同時參閱第1~3圖，再次詳述本實施例採以熔融沉積成型技術製造立體拖鞋物件之詳細流程，首先，如步驟S110所述，先提供資料系統1及熔融沉積成型機構2，且資料系統1係與熔融沉積成型機構2電性連接，其中資料系統1具有資料傳輸平台12，以及熔融沉積成型機構2具有介面系統21及列印模組22，於本實施例中，列印模組22係由全彩噴印頭222、成型擠出頭221及成型驅動平台220所共同構成，成型擠出頭221係用以導入高分子材料4，且將之加熱熔融，全彩噴印頭222則用以噴出顏色染料5，且成型擠出頭221及全彩噴印頭222係共同架構於成型驅動平台220上，以同步進行位移；接著，再如步驟S120所述，將欲成型之立體拖鞋物件(即人字型夾腳拖)之外觀型態及色彩資訊輸入至資料系統1中，並透過資料傳輸平台11中的第一處理器(未圖示)對所輸入之立體拖鞋物件之外觀型態及色彩資訊進行切層運算，以產生一疊加資料，於一些實施例中，該疊加資料係可為但不限為立體拖鞋物件之二維外觀及色彩之輪廓切層，再透過第一處理器以將該疊加資料轉換成二維切層疊加格式影像資料；並如步驟S130所述，將轉換好的二維切層疊加格式影像資料由資料系統1之資料傳輸平台11透過其第一傳輸模組(未圖示)，以傳送至熔融沉積成型機構2之介面系統21；接著，再如步驟S140所述，由介面系統21的第二傳輸模組(未圖示)接收資料系統1傳送而來的二維切層疊加格式影像資料，並由其第二處理器(未圖示)對其進行解譯以及編排資料格式；最後，再如步驟S105所述，驅動該熔融沉積成型機構2之成型驅動平台220位移至列印位置，使架構於成型驅動平台220上之成型擠出頭221及全彩噴印頭222均隨之同步位移至該列印位置，並由成型擠出頭221先將高分子材料4加熱熔融，進而擠出熔融之高分子材料4’，以構成欲成型之立體拖鞋物件(即人字型夾腳拖)之外觀型態，同時，架構於成型驅動平台220之全彩噴印頭222之噴印頭222a亦隨之噴出其內所容置的顏色染料5於該立體拖鞋物件3之外觀型態上，以構成二維之立體拖鞋物件3之單層輪廓，再透過層層堆疊的反覆作業，俾層層堆疊成型出立體拖鞋物件3。

綜上所述，本案提供一種以熔融沉積成型機構製造立體拖鞋物件之方法，採以熔融沉積成型技術製造人字型夾腳拖，不但解決習知傳統之人字型夾腳拖製造方法中，餘料過剩導致成本增加的問題；且製成之人字型夾腳拖鞋係為一體成型之結構，相較於傳統之人字型夾腳拖鞋更不易損壞；再者，以熔融沉積成型技術製造人字型夾腳拖不但效率高、速度快、品質均一，更減少人力資源消耗；此外，其更有效地解決了傳統人字型夾腳拖製造方法中，外型、圖案均受限於製作模板之問題，更實現以較低成本製造少量且具個人特色之客製化人字型夾腳拖。

本案得由熟知此技術之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

S110~S150‧‧‧以熔融沉積成型機構製造立體拖鞋物件之步驟
1‧‧‧資料系統
11‧‧‧資料傳輸平台
2‧‧‧熔融沉積成型機構
21‧‧‧介面系統
22‧‧‧列印模組
220‧‧‧成型驅動平台
221‧‧‧成型擠出頭
221a‧‧‧擠出頭
221b‧‧‧第一容置槽
222‧‧‧全彩噴印頭
222a‧‧‧噴印頭
222b‧‧‧第二容置槽
3‧‧‧立體拖鞋物件
4‧‧‧高分子材料
4’‧‧‧熔融之高分子材料
5‧‧‧顏色染料

第1圖為本案較佳實施例之熔融沉積成型機構製造立體拖鞋物件之流程示意圖。 第2圖為本案較佳之實施例之熔融沉積成型機構與資料系統之架構示意圖。 第3圖為本案較佳之實施例之熔融沉積成型機構之列印模組之結構示意圖。

S110~S150‧‧‧熔融沉積成型機構製造立體拖鞋物件之步驟

Claims (10)

1. 一種以熔融沉積成型機構製造立體拖鞋物件之方法，其至少包含下列步驟： （a）提供一熔融沉積成型機構及一資料系統，其中該熔融沉積成型機構具有一全彩噴印頭、一成型擠出頭、一成型驅動平台及一介面系統，該全彩噴印頭用以噴出一顏色染料，該成型擠出頭係將一高分子材料導入且加熱，該全彩噴印頭及該成型擠出頭共同架構於該成型驅動平台上，且該資料系統具有一資料傳輸平台； （b）將欲成型之一立體拖鞋物件之一外觀型態及一色彩資訊輸入該資料系統，使該資料傳輸平台進行一切層運算，以產生一疊加資料，並將該疊加資料轉換成一二維切層疊加格式影像資料； （c）將該二維切層疊加格式影像資料由該資料系統傳送至該熔融沉積成型機構之該介面系統； （d）該介面系統對該二維切層疊加格式影像資料進行解譯以及編排資料格式；以及 （e）驅動該熔融沉積成型機構之該成型驅動平台位移至一列印位置，使該成型擠出頭擠出熔融之該高分子材料，以構成該立體拖鞋物件之外觀型態，同時該全彩噴印頭噴出該顏色染料於該立體拖鞋物件之外觀型態上，俾層層堆疊成型出該立體拖鞋物件。
2. 如申請專利範圍第1項所述之以熔融沉積成型機構製造立體拖鞋物件之方法，其中該高分子材料係為一線性材料。
3. 如申請專利範圍第2項所述之以熔融沉積成型機構製造立體拖鞋物件之方法，其中該線性材料之直徑係介於0.1 mm至1.0 mm之間。
4. 如申請專利範圍第1項所述之以熔融沉積成型機構製造立體拖鞋物件之方法，其中該高分子材料係為一聚氯乙烯、一聚乙烯、一聚苯乙烯、一聚氨基甲酸酯、一聚醯胺 、一聚甲醛、一纖維素塑料、一聚四氟乙烯、一聚醯亞胺、一聚苯硫醚、一聚碳酸脂之至少其中之一或其混合物。
5. 如申請專利範圍第1項所述之以熔融沉積成型機構製造立體拖鞋物件之方法，其中該高分子材料係為一聚乳酸（PLA）、一丙烯腈－丁二烯－苯乙烯（ABS）、一丁二烯－苯乙烯（BS）、一丙烯腈－苯乙烯（AS）、一聚乙醯胺（PA）、一尼龍6、一尼龍66、一聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、一氯化聚乙烯（CPE）、一醋酸纖維素、一聚對苯二甲酸乙二酯（PETE或PET）、一聚氯乙烯（PVC）、一聚丙烯（PP）、一聚對苯二甲酸二丁酯（PBT）、一改質聚氯化二甲基苯（m-PPE）之至少其中之一或其混合物。
6. 如申請專利範圍第1項所述之以熔融沉積成型機構製造立體拖鞋物件之方法，其中該成型擠出頭更具有一加熱器。
7. 如申請專利範圍第1項所述之以熔融沉積成型機構製造立體拖鞋物件之方法，其中該顏色染料為一青色（Cyan）染料。
8. 如申請專利範圍第1項所述之以熔融沉積成型機構製造立體拖鞋物件之方法，其中該顏色染料為一洋红色（Magenta）染料。
9. 如申請專利範圍第1項所述之以熔融沉積成型機構製造立體拖鞋物件之方法，其中該顏色染料為一黄色（Yellow）染料。
10. 如申請專利範圍第1項所述之以熔融沉積成型機構製造立體拖鞋物件之方法，其中該顏色染料為一黑色（Black）染料。